JP4468670B2 - オートフォーカスカメラ - Google Patents

Description

この発明は、いわゆるデジタル一眼レフレックスカメラのピント合わせの技術の改良に関する。

一般に、一眼レフレックスタイプのカメラ（以下、一眼レフカメラと略記する）は、種々の変換レンズを使用可能なように、撮影レンズから入射された被写体像を観察できるように構成されている。また、極めて高い階調表現や解像力等、描写性が求められるため、特別な撮像素子が利用されることが多い。

これらの理由より、撮影光路とフレーミング系のファインダ光路は、分けて設計されることが一般的である。しかしながら、これらの光路の切り替え時には、ファインダ光路から像が消失する等の課題を有していた。

また、デジタルカメラでは、通常、撮像素子上の被写体像のコントラスト信号によって、ピント合わせを行う方式が用いられている。しかしながら、この方式では、撮影レンズを微小駆動する必要があり、タイムラグが発生しやすいものであった。そこで、このタイムラグの発生を解決するために、特別な光路分割素子を設ける技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−１８１９５４号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載の技術では、特別な光学部材やアクチュエータを必要とするので、そのためのスペースが必要となる上、コストが高くなるというデメリットを有するものであった。

したがってこの発明は、撮影光路とファインダ光路の光路切り替え時に生じる像の消失等のオートフォーカス上の課題を対策すると共に、余分なスペース必要とせず、且つコストが高くなることのないオートフォーカスカメラを提供することを目的とする。

したがって、請求項１に記載の発明は、撮影光路内に配置され、被写体像をファィンダ方向へ導く第１の位置と、上記撮影光路から退避した第２の位置に回動自在に移動可能な可動ミラーと、上記可動ミラーが上記第１の位置と上記第２の位置の間の第３の位置になったことを検出する位置検出手段と、上記可動ミラーが上記第１の位置のときに上記撮像素子によって上記被写体像変化を検出した後、上記可動ミラーを上記第１の位置から第２の位置に移動させ、上記可動ミラーの移動中に上記可動ミラーが上記第３の位置になったことが上記位置検出手段によって検出されたときに上記撮像素子によって上記被写体像変化を検出する検出手段と、上記第１の位置と第３の位置に於いて上記検出手段で検出された被写体像変化に基づいて上記可動ミラーの移動中に撮影レンズのピント合わせ方向若しくはピント合わせ位置を決定するピント制御手段と、上記検出手段による上記可動ミラーの移動の結果、上記第３の位置から第２の位置に上記可動ミラーが移動したことを検出して撮影を行う撮影制御部と、を具備することを特徴とする。

このような構成とすることにより、撮影光路とファインダ光路の光路切り替え時に生じる像の消失等のオートフォーカス上の課題を対策すると共に、余分なスペース必要とせず、且つコストが高くなることのないオートフォーカスカメラを提供することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明に於いて、上記ピント制御手段で決定された上記ピント合わせ方向に上記撮影レンズを移動させるレンズ駆動部を更に具備することを特徴とする。

このような構成とすることにより、新たに余分なスペース必要とせず、且つコストが高くなることのないオートフォーカスカメラを提供することができる。

このような構成とすることにより、新たに余分なスペース必要とせず、且つコストが高くなることのないオートフォーカスカメラを提供することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明に於いて、上記可動ミラーが上記第１の位置にあるときは位相差方式でオートフォーカスを行い、上記可動ミラーが第２の位置に退避したときはコントラスト方式でオートフォーカスを行うことを特徴とする。

このような構成とすることにより、新たな方式のオートフォーカスを用いずに、容易に撮影光路とファインダ光路の光路切り替え時に生じる像の消失等のオートフォーカス上の課題を対策することができる。

この発明によるオートフォーカスカメラは、一眼レフカメラの光路切り替え光学系と、駆動系を有効利用して、一眼レフカメラ特有の光路切り替え時にピント情報が失われるのを対策し、高速の撮影に対応可能としたものである。

また、この発明は、一眼レフカメラのみならず、光路切り替え光学系を有する撮影機器に於いて応用可能であり、光路の切り替えによって発生する光路変化により変化するコントラスト情報を用いてピント合わせ情報としている。

この発明によれば、撮影光路とファインダ光路の光路切り替え時に生じる像の消失等のオートフォーカス上の課題を対策すると共に、余分なスペース必要とせず、且つコストが高くなることのないオートフォーカスカメラを提供することができる。

以下、図面を参照してこの発明の実施形態を説明する。

一般に、多くのデジタルカメラでは、図２に示されるように、被写体１の像が、撮影レンズ２を介して撮像素子（イメージャ）３で受光される。ここで得られた像信号のコントラストが、コントラスト判定部４の出力よりマイクロコントローラ（ＣＰＵ）５にて判定される。そして、このＣＰＵ５により、レンズ駆動（ＬＤ）制御回路６を介して、撮影レンズ２の位置制御がなされるようになっている。

つまり、レンズ駆動位置によって、図３に示されるようなコントラスト変化が得られる。したがって、このコントラスト変化のピークとなる位置でレンズ駆動制御を停止させれば、被写体１にピント合わせをすることができる。この方式は、コントラストのピークを探すので、一般に山登り方式と称されている。

しかしながら、こうした山登り方式では、撮影レンズ２を移動させる必要があり、例えば、一眼レフカメラのように、種々のレンズを利用して撮影するシステムでは、レンズ駆動時にレンズの特性に応じた複雑な制御が必要となる。したがって、上述した方式とは別の、公知の位相差方式のオートフォーカス（ＡＦ）方式（以下、位相差ＡＦ方式と記す）が採用されることが多い。

この位相差ＡＦ方式は、図４に示されるように、撮影レンズ２の瞳を分割し、異なる光路を通った被写体像をレンズ７ａ及び７ｂでモニタし、これが撮影レンズ２のピントが合った状態では、所定の位置関係になることを、センサアレイ８ａ及び８ｂを利用して検出するものである。

また、この位相差ＡＦ方式は、図５に示されるように、ミラー１０が、撮影レンズ２と撮像素子９の間に設けられ、光路が折り曲げられて像がレンズ７、センサアレイ８に導かれるようにする必要がある。それ故、撮影時には上記ミラー１０が光路から退避されるように構成されている。

このように、図２に示される山登り方式にも、図４に示される位相差ＡＦ方式にも、種々の利点欠点等の特徴を有している。

図１は、この発明の一実施形態に係るカメラのＡＦ光学系の概略的なブロック構成図である。

図１に於いて、被写体１３の像は、撮影レンズ１４及び反射部材であるミラー（可動ミラー）１５によって、撮像素子であるエリアセンサ１６に導かれている。このミラー１５は、アクチュエータ１７によってその位置が１５Ｆ、１５Ｎと移動自在になっており、光路長変化手段として機能する。そして、上記エリアセンサ１６で得られた像は、検出手段としての機能を含むコントラスト判定部１８でコントラストの変化が判定される。マイクロコントローラ（ＣＰＵ）２０は、ピント制御手段及び判定手段として、このコントラスト判定部１８の判定結果に従って、レンズ駆動部であるレンズ駆動（ＬＤ）制御回路２１を介して撮影レンズ１４の位置を移動制御するものである。

図２に示される山登りＡＦ方式では、撮影レンズ２の位置を移動させて図３のようなコントラスト変化を得たが、この発明ではアクチュエータ１７を利用してミラー１５の位置を１５Ｆ、１５Ｎと変化させるようにしている。これにより、光路を変化させて、レンズ繰り込み状態の光路による像Ｉ_m1と、レンズ繰り出し状態相当の光路による像Ｉ_m2と、現状のレンズ位置に於ける像Ｉ_m0とが比較されて、コントラスト判定部１８でコントラスト変化が判定される。この判定結果に従って、ＣＰＵ２０により撮影レンズ１４を何れの方向に移動させるかが判定され、レンズ駆動制御回路２１が制御される。

つまり、ＣＰＵ２０では、図６に示されるようなシーケンスが実行されることによってピント合わせ制御が行われる。

すなわち、先ず、ステップＳ１にて、初期位置での像Ｉ_m0が検出される。次いで、ステップＳ２にて、アクチュエータ１７が駆動されて、ミラー１５の位置が変更される（１５→１５Ｆ）。そして、ステップＳ３にて、移動されたミラーの位置で得られる像Ｉ_m1が検出される。

続いて、ステップＳ５にて、アクチュエータ１７が駆動されて、再度ミラー１５の位置が変更される（１５Ｎ）。そして、ステップＳ６にて、移動されたミラーの位置で得られる像Ｉ_m2が検出される。この後、ステップＳ７にてアクチュエータ１７が停止される。

ここで、ステップＳ８に於いて、上記ステップＳ１に手検出された像Ｉ_m0の値が最大（ＭＡＸ）であるか否かが判定される。像Ｉ_m0の値が最大でない場合は、像Ｉ_m1、Ｉ_m2の何れかのコントラストの方が像Ｉ_m0の値よりも高いことになる。そのため、ステップＳ９に移行して、像Ｉ_m1、Ｉ_m2の値から撮影レンズ１４を繰り込むか繰り出すかの判定が行われる。

すなわち、像Ｉ_m1の値の方が像Ｉ_m2の値よりも高ければ、像Ｉ_m1の検出された位置がコントラスト最大となる。したがって、ステップＳ１０に移行して、レンズ駆動制御回路２１が駆動されて撮影レンズ１４が繰り込まれる。一方、像Ｉ_m2の値の方が像Ｉ_m1の値よりも高ければ、像Ｉ_m2の検出された位置がコントラスト最大となる。したがって、この場合は、ステップＳ１１に移行して、レンズ駆動制御回路２１の駆動制御により、撮影レンズ１４が繰り出される。

そして、ステップＳ１０或いはＳ１１の撮影レンズ１４の繰り込み或いは繰り出しが終了すると、上記ステップＳ１へ移行して、上述したシーケンスが繰り返される。

また、上記ステップＳ８に於いて、像Ｉ_m0 の値が最もコントラストが高い場合は、大きくはピントがずれていないとして、ステップＳ１２へ移行してピントの微調整が行われる。これは、像Ｉ_m1、Ｉ_m2のコントラストの高低の量によって、撮影レンズ１４の駆動量が算出されて調整量が決定される。

また、ステップＳ９での比較結果によって、上記ステップＳ２に於けるアクチュエータ１７の駆動量を切り替えるようにしても良い。このとき、例えば、何れの像もコントラストが低い場合には、駆動量が増加されるようにする。

つまり、この発明では、レンズより軽く小さいミラーの制御によって、コントラスト変化の判定を行うことができる。また、エリアセンサ１６としては、撮像素子をそのまま利用してもよく、上述した図２の山登りＡＦ方式のようにイメージャの同じ場所の信号を繰り返し読み出す方式よりも、光路長変化ΔＬと像の変化を同期化させ、より高速の読み出しを行うことができるという特徴がある。

つまり、一般的な方法では、図７（ａ）に示されるように、撮像素子（イメージャ）９の一部分９ａのみを利用するので、図８（ａ）に示されるように、その都度その部分の像信号をリセットしていく必要がある。これに対し、この発明では、図７（ｂ）に示されるように、エリアセンサ１６の別の場所１６ａ、１６ｂ、１６ｃを利用して、読み出しを行っているので、電荷蓄積制御を図８（ｂ）に示されるように独立して行うことができる。したがって、リセットなく連続した読み出しが可能となる。

以上説明したように、装着されたレンズにかかわらず、高速のピント制御が可能となる。

図９は、このような考え方のＡＦ方式を一眼レフカメラに適用した例を示した図である。

撮影レンズ１４と、光軸上でこの撮影レンズ１４の後方に配置された第１の撮像素子（イメージャ）２２との間には、撮影光路内に挿入、退避可能な反射部材であり、光路長変化手段である回動自在なミラー（メインミラー）１５が設けられている。このミラー１５は、アクチュエータ２３及びＣＰＵ２０から成る角度制御手段によって、回転軸２５を中心に角度が制御されると共に回動自在となっている。また、撮影レンズ１４は、ＣＰＵ２０及びレンズ駆動制御回路２１によって、その光軸方向に移動可能である。

尚、コントラスト判定部１８、ＣＰＵ２０、レンズ駆動制御回路２１、アクチュエータ２３、ファインダ回路２４は、図９（ａ）にのみ示され、図９（ｂ）及び（ｃ）には示されていないが、これらは図面の煩雑さを避けるために省略されているものであり、実際には、図９（ｂ）及び（ｃ）に於いても図９（ａ）と同様の構成がなされている。

そして、撮影時には、撮影レンズ１４を介した光で撮像素子２２上に被写体１３の像が結像されることによって撮影が行われるが、それに先立ち、被写体観察時は、図９（ａ）に示されるように、撮影レンズ１４を介して導かれる被写体１３の像は、ミラー１５の上方に配置された被写体観察用の第２の撮像素子（イメージャ）１６に導かれる。

この第２のイメージャ１６からは、ファインダ回路２４に信号が送られて、撮影者により構図の確認を行うことができるようにされている。このファインダ回路２４は、ＬＣＤモニタ等の表示系から構成されるものであるが、この表示系も第２のイメージャ１６ともども、第１のイメージャ２２ほどの解像力は必要ない。むしろ、リアルタイムで撮像結果を伝えるためのスピードが優先された設計となっており、第１のイメージャ２２とは異なる特性を有している。

第１のイメージャ２２は、いわゆるメガピクセルの高画素数のイメージャで成り、撮像信号が大きいサイズに拡大された写真に耐えられるような設計となっている。この素子をそのまま表示系に用いると、表示モード用に間引き読み出し等が必要となり、特殊な制御によって構成が複雑になることがある。本実施形態では、このような考え方から、第１のイメージャ２２と第２のイメージャ１６の２種を用意して、ファインダ用の第２のイメージャ１６を用いて、その出力を検出手段であるコントラスト判定部１８に入力し、この発明の特徴たるコントラストＡＦを行わせている。

撮影レンズ１４からメインミラー１５までの距離はＬ₁ であり、また、メインミラー１５から２つのイメージャ２２及び１６までの距離は、共に等しくＬ₂ になるように構成されている。

したがって、図９（ａ）に示される状態にて、第２のイメージャ１６に入射された像のピントが合っていれば、この時の光路は、Ｌ₁ ＋Ｌ₂ の長さである。また、図９（ｂ）に示されるメインミラー１５の退避時にも、光路Ｌ₀ がＬ₁ ＋Ｌ₂ となり、撮影用の撮像素子（第１のイメージャ）２２上にもピントが合うようになっている。

一眼レフカメラの場合、こうしたメインミラー退避構成があるので、図９（ｃ）に示されるように、メインミラー１５を、図９（ａ）に示される状態から角度θだけ上方に上げた時に、被写体１３から第２のイメージャ１６に入射される光（矢印）によって、第２のイメージャ１６上のｄだけ横にシフトした位置に像が導かれる。このシフト量ｄは、下記（１）式により決定される。

この時、メインミラー１５の回転軸２５から撮影光軸までの距離ｈや、メインミラー１５の中心から第２のイメージャ１６の中心までの距離Ｌ₂ に従って、図中のＬ₃が、下記（２）式により求められる。

また、メインミラー１５上の反射された部分から第２のイメージャ１６までの距離は、下記（３）式で表される。したがって、図９（ａ）に示される状態でも、撮影レンズ１４から第２のイメージャ１６までＬ₀ だった光路は、図９（ｃ）に示される状態では、下記（４）式で求められるＬ₀₁に変化する。

つまり、図９（ａ）と図９（ｃ）に示される状態のミラー角度切り替えに伴う光路変化及び像入射位置変化により、被写体１３に対して、撮影レンズ１４のピントが良好か否かが判定可能である。この場合、シフト量ｄが正の値ならば、平方根内は必ずＬ₃ よりも大きくなるので、Ｌ₀₁＞Ｌ₁ となる。

すなわち、この状態では、図９（ａ）に示される状態よりも、撮影レンズ１３から第２のイメージャ１６までの光路長が長くなり、より近距離の被写体にピントが合った状態となる。したがって、図９（ａ）に示される状態でＩ_M0として得られた像のコントラストより、図９（ｃ）に示される状態でＩ_M1として得られた像のコントラストが高くなる場合は、撮影レンズ１４が繰り出された状態と等価な状態でコントラストが高くなっているので、被写体１３はもっとカメラに近付いていると考えることができる。

つまり、このような像のコントラストのチェックを、メインミラー１５のアップまたはダウンの途中で行うことができるので、従来、一眼レフが不得手としていたミラー退避中のピント制御が可能となる。

このようなピント制御を行う撮影動作は、例えば、図１０のようなシーケンスで制御されるようにすれば良い。尚、このピント制御は、ピント制御手段及び判定手段であるＣＰＵ２０により実行される。

すなわち、先ず、ステップＳ２１にて、図９（ａ）に示されるようなミラーダウン状態でピント合わせが行われる。尚、図９には示されないが、図５のミラー１０のようなサブミラーを半透過のメインミラーの後方に設けて位相差ＡＦを利用するようにする。次いで、ステップＳ２２にて、第２のイメージャ１６にて像信号Ｉ_M0が利用されたコントラストＣ₀ の判定が行われる。

次に、ステップＳ２３に移行して、図９（ｂ）に示されるような状態にするべく、ミラー退避用のミラー駆動が開始される。ここで、ステップＳ２４にて、ミラー角度がθになったか否かが判定され（図示されないミラー角度判定手段による）、角度θになるまで上記ステップＳ２３及びＳ２４が繰り返される。

そして、ミラー角度がθになった、すなわち、図９（ｃ）に示されるような状態になったことが検出されたならば、ステップＳ２５に移行して、今度は第２のイメージャ１６の中心（Ｉ_M0入射位置）から、図９（ｃ）に示されるように、シフト量ｄだけ離れた位置の像信号Ｉ_M1が検出される。更に、ステップＳ２６では、このＩ_M1よりコントラストが判定されてＣ₁ とされる。

続いて、ステップＳ２７に於いて、この時のコントラストＣ1 が、上述したステップＳ２１のピント合わせ時のコントラストＣ₀ より大きいか否かが判定される。ここで、上記コントラストＣ₀ の方が大きいと判定されたならば、被写体は動いていて近距離になっているとされる。したがって、ステップＳ２８へ移行して、より近距離側にピントが合わせられるように、レンズ駆動制御回路２１を介して撮影レンズ１４の繰り出し（ピント位置訂正）が行われる。一方、上記ステップＳ２７にて、コントラストＣ₁ の方が大きいとされた場合は、ステップＳ２８をスキップしてステップＳ２９へ移行する。

次に、ステップＳ２９に於いて、ミラーアップタイミングが検出されたか否かが判定される。ここで、ミラーアップタイミングが検出されると、続くステップＳ３０にて撮影が行われる。この撮影が終わると、ステップＳ３１に移行して、ミラーダウン制御が行われる。

そして、ステップＳ３２に於いて、連続撮影操作が終了するまで、上記ステップＳ２１に移行して、上述したシーケンスが繰り返される。

以上説明したように、本実施形態によれば、メインミラー１５のミラーアップの途中でも被写体のコントラスト状態の変化をモニタすることができ、その変化に従ってピント制御を高速で行うことができるので、動いている被写体にも追従することのできる高速のオートフォーカスカメラを提供することができる。

また、図１１を参照して後述するように、第２のイメージャ４８を、レンズ４９及びペンタプリズム２８を介して、フォーカシングスクリーン２７をモニタする位置に設けてもよい。このように構成することによって、光学ファインダを利用しながら、この発明の特徴たる、メインミラー１５による光路長切り替えによるコントラストＡＦを併用することのできるカメラを提供することができる。

つまり、ミラーダウン時には、ハーフミラーによるメインミラーによって、撮影レンズ１４を通った被写体１３の像がモニタできると共に、サブミラー３２によって折り返された光が位相差ＡＦ光学系及びそのセンサ３６に導かれ、ピント制御可能となる。

また、ミラーアップ途中では、図９及び図１０を参照して説明したようなコントラストＡＦを併用して、動体に対応したピント合わせが可能となる。

図１１は、この発明の一実施形態のカメラに於ける電気系の構成図である。

図１１に於いて、このカメラ２６は、撮影レンズ１４を含む撮影光学系と、メインミラー１５と、レンズ駆動制御回路２１と、フォーカシングスクリーン２７と、ペンタプリズム２８と、接眼レンズ２９と、サブミラー３２と、フィールドレンズ３３と、光路屈曲鏡３４と、再結像レンズ３５と、センサアレイ３６と、シャッタ幕３８と、第１の撮像素子（イメージャ）２２と、Ａ／Ｄ変換部３９と、画像信号処理部４０と、記録媒体部４１と、演算制御回路４２と、測光光学系４３と、ボディ内測光センサ４４と、調光部４５と、測光部４７と、ファィンダ内撮像素子（第２のイメージャ）４８及びレンズ４９と、フラッシュ発光制御部５０と、フラッシュ発光部５１及び操作スイッチ５３とを有して構成されている。

上記メインミラー１５は、上記撮影光学系とシャッタ幕３８との間の空間に設けられているミラーである。このメインミラー１５は、当該撮影光学系からの入射光束を第１のイメージャ２２側またはファインダ光学系（フォーカシングスクリーン２７、ペンタプリズム２８、接眼レンズ２９等によって構成される）側の何れか一方に導くべく、撮影光学系の光軸上から退避する位置と同光軸上に配置される位置との間で移動自在に配設されるものである。

また、上記サブミラー３２は、メインミラー１５に折り畳み可能に取り付けられている副反射鏡である。このサブミラー３２は、メインミラー１５が撮影光学系の撮影レンズ１４の光軸上に配置されているときに、当該メインミラー１５の一部を透過する光束をＡＦ（オートフォーカス）光学系（詳細は後述する）側へと導くものである。

すなわち、サブミラー３２は、メインミラー１５の背面側、つまり第１のイメージャ２２に対向する側の面に対して、その一端部が所定方向に回動自在となるように軸支されており、これにより、サブミラー３２の反射面は、上述したメインミラー１５の半透過鏡の領域に対向するよう配置される。

そして、メインミラー１５が通常位置１５ｂに配置されたときには、撮影レンズ１４の中心軸に対して角度略４５度だけ傾いた状態で固定される。この状態に於いて、メインミラー１５の反射面は、上記ファインダ光学系の側を向くように設定されている。

すなわち、メインミラー１５が通常位置１５ｂにある場合、撮影光学系を介して入射された光束は、メインミラー１５で反射されてファインダ光学系に導かれる。ファインダ光学系では、入射された光束をフォーカシングスクリーン２７に於いて光学像として結像させると共に結像された像がペンタプリズム２８に導かれる。

一方、メインミラー１５が退避位置１５ａに配置されたときには、サブミラー３２は、メインミラー１５に対して略平行となる所定の位置に配置される。これにより、メインミラー１５が退避位置１５ａに移動すると同時に、サブミラー３２も撮影光学系の光路上から退避する。この退避動作の途中で光路長も切り替えることを利用して、コントラストＡＦが行われる。

上記フォーカシングスクリーン２７は、上記メインミラー１５が撮影光学系の光軸上に配置されたときの当該メインミラー１５による反射光束の光路上に配置されている。そして、当該反射光束によって形成される光学像を結像させると共に当該反射光束を透過させるものである。

また、上記ペンタプリズム２８は、上記フォーカシングスクリーン２７を透過した光束を受けて所定の方向（当該カメラ２６の後方側）へと導くと同時に、像の左右を反転させる。更に、上記接眼レンズ２９は、ペンタプリズム２８による正像を拡大して撮影者の眼３０に導くレンズである。

更に、ペンタプリズム２８の近傍には、この発明の特徴たるファインダ内撮像素子（第２のイメージャ）４８が設けられている。この第２のイメージャ４８は、ペンタプリズム２８内をにらんでフォーカシングスクリーン２７上の像の検出を行うことができるように、レンズ４９を介している。このフォーカシングスクリーン２７上の像が受光されると、所定の電気信号が測光部４７に出力される。ここで、第２のイメージャ４８は、図１２に示されるように、撮影画面４８ａ内の所定の受光領域４８ｂに於いて測光及びコントラスト検出動作を行い得るように形成されている。

測光部４７は、この発明の特徴たるコントラスト信号の出力のみならず、第２のイメージャ４８から入力された電気信号に基づいて、測光動作も行い、被写体の明るさを検出する。この測光部４７の検出結果に基づいて演算制御回路４２は、フラッシュ発光制御部５０を制御する。

上記フラッシュ発光部５１は、被写体１３を含む所望の撮影環境が暗い場合等に補助照明光を発光させるものである。そして、このフラッシュ発光部５１の発光用エネルギーのチャージや発光制御は、上記フラッシュ発光制御部５０を介して演算制御回路４２によって行われる。

サブミラー３２の反射光束を受光して視野を分割するフィールドレンズ３３を透過した光束の光路は、光路屈曲鏡３４によって所定の方向へと折り曲げられる。この光路屈曲鏡３４の反射光束の光路上には上記再結像レンズ３５が設けられており、当該反射光束を透過させて一対の被写体像を所定の位置に配置されたセンサアレイ３６上に再結像させる。

上記センサアレイ３６では、再結像レンズ３５により形成される一対の被写体像が受光されて、合焦動作に寄与する所定の電気信号が生成される。そして、ここで生成された電気信号が演算制御回路４２に出力され、該演算制御回路４２にて、所定の合焦処理が行われる。

ここで、この合焦処理は、すでに、図４及び図５で説明したように、一般的に適用されているＴＴＬ位相差検出方式でよい。このＴＴＬ位相差検出方式について改めて図を参照して説明する。

このＴＴＬ位相差方式に於いて、演算制御回路４２では、レンズ駆動制御回路２１が制御されて撮影光学系が撮影レンズ１４の光軸方向に移動されながら、センサアレイ３６の出力が監視される。そして、センサアレイ３６から出力される一対の被写体像が所定の位置関係になったときに合焦状態であると判定されて、その位置関係になるように撮影レンズ１４が制御されて、撮影光学系の駆動が停止される。

上記シャッタ幕３８は、上記第１のイメージャ２２の受光面側の近傍に配設されているもので、当該イメージャ２２の受光面への露出時間を調節するものである。すなわち、第１のイメージャ２２は、当該シャッタ幕３８が開状態となっている期間のみ撮影光学系からの光束を受光し得るように構成されている。

ここで、シャッタ幕自体の構成は、従来の一眼レフレックス方式のカメラに於いて一般的に利用されているものが適用されている。

このシャッタ幕３８の構成について、図１３の概略図を参照して簡単に説明する。

図１３に示されるように、シャッタ幕３８は、先幕３８ａ及び後幕３８ｂの２つの幕部材によって構成されている。通常状態に於いては、先幕３８ａが第１のイメージャ２２の受光面の前面に配置され、当該イメージャ２２の受光面は遮蔽された状態にある。

ここで、露出動作が実行されると、先ず、メインミラー１５及びサブミラー３２が所定の退避位置１５ａに移動する。この状態で先幕３８ａが、図示矢印Ｙ１方向に動き出す。続いて所定の時間をおいてから、後幕３８ｂが図示矢印Ｙ２方向（Ｙ１と同じ方向である）に動き出す。したがって、先幕３８ａと後幕３８ｂとの間には、所定の隙間が生じることになる。この隙間寸法を調節する、すなわち先幕３８ａ及び後幕３８ｂの動き出す時間を調節することにより、第１のイメージャ２２への露出時間（すなわちシャッタ速度）を調節することができる。

また、先幕３８ａの表面には、この先幕３８ａの表面で反射する光束が標準反射率となるように、図示されない所定のパターンが形成されている。そして、メインミラー２５が撮影光学系の光軸上から退避したときに、該撮影光学系を透過した光束であり、先幕３８ａの表面で反射された反射光束は、測光光学系４３で受光される。この測光光学系４３を透過した光束は、ボディ内測光センサ４４により受光される。調光部４５では、ボディ内測光センサ４４から測光動作に寄与する所定の電気信号を受けて、調光制御が行われるようになっている。

ここで、ボディ内測光センサ４４は、図１４に示されるように、その受光面全域が３つに分割された形態の３つの測光領域４４ａ、４４ｂ及び４４ｃを有して構成されている。例えば、図１５に示されるような構図枠（撮影画面５５）が設定され、予備発光方式の調光制御を用いて撮影を行う場合に於いては、図１４に示されるボディ内測光センサ４４の測光領域４４ｃのみが用いられて測光が行われる。これは、例えば、図１５に示される構図のように、太陽等の高輝度被写体が撮影画面５５内に含まれている場合に、その高輝度被写体を含めて測光が行われると、測光値に誤差が生じてしまうのを避けるための措置である。

上記調光部４５では、ボディ内測光センサ４４から出力された電気信号に基づいて、被写体１３からの入射光量の測定及び所定の調光制御が行われる。

ここで、従来の一般的なカメラに於けるＴＴＬ調光方式の調光制御では、例えば、露出動作中にフィルム表面からの反射光束を受光するようにしているものもある。しかしながら、第１のイメージャ２２の表面は、一般的に光の反射に正反射成分が多くなるので、本実施形態のカメラ２６に於いては、入射された光束を標準反射率で拡散反射させる先幕３８ａの表面からの反射光束により測光が行われる。

このような構成のカメラに於いては、光学ファインダで高品位の被写体像をモニタしながら撮影を楽しむことができ、移動する被写体にも高速で応答する快適なオートフォーカス動作が可能となる。

以上説明したように本実施形態によれば、一眼レフカメラの光学系を有効利用して、一眼レフカメラ特有の光路切り替え時のピント情報消失を補うＡＦ手段を併用し、高速のピント合わせを可能としたカメラを提供することができる。

上述した実施形態では、２つの光路長でのコントラスト変化を利用したピント合わせについて説明したが、メインミラーの角度は、連続的に種々調節できるので、コントラスト変化に応じて角度切り替えの数を切り替える等の工夫を行っても良い。

また、一眼レフカメラのみならず、反射部材で光路を折り曲げて撮影レンズと撮像素子を結ぶカメラではこの発明は容易に応用が可能である。

つまり、反射部材の制御により撮像素子上に入射する光の光路と位置を切り替えられるものでは、すべて簡単に応用が可能な技術となっている。

このような構成により、撮影レンズを動かさずに、より軽量小型のミラー等を移動させて高速のスト式のオートフォーカスが提供できる。この方式は実施例に示したように他のＡＦ方式との組み合わせも容易であるという特徴も有する。

この発明の一実施形態に係るカメラのＡＦ光学系の概略的なブロック構成図である。 山登りＡＦ方式について説明する図である。 コントラストとレンズ繰り出し量との関係を示した図である。 位相差ＡＦ方式の光学系の構成を概略的に示した斜視図である。 位相差ＡＦ方式の光学系の構成について説明する図である。 この発明の一実施形態であるオートフォーカスカメラのピント合わせ動作について説明するフローチャートである。 撮像素子の信号読み出しについて説明する図である。 撮像素子の電荷蓄積と信号読み出し動作を説明するタイミングチャートである。 この発明の一実施形態であるＡＦ方式を一眼レフカメラに適用した例を示した図である。 この発明の一実施形態に於けるカメラの撮影動作を説明するフローチャートである。 この発明の一実施形態のカメラに於ける電気系の構成図である。 撮影画面内の撮影領域の例を示した図である。 図１１のシャッタ幕３８の構成について説明する概略図である。 図１１のボディ内測光センサ４４の測光領域の例を示した図である。 構図と測光領域について説明する図である。

符号の説明

１３…被写体、１４…撮影レンズ、１５…メインミラー、１６…エリアセンサ（第２のイメージャ）、１７、２３…アクチュエータ、１８…コントラスト判定部、２０…マイクロコントローラ（ＣＰＵ）、２１…レンズ駆動（ＬＤ）制御回路、２２…第１の撮像素子（第１のイメージャ）、２４…ファインダ回路、２６…カメラ、２７…フォーカシングスクリーン、２８…ペンタプリズム、２９…接眼レンズ、３２…サブミラー、３６…センサアレイ、３８…シャッタ幕、４０…画像信号処理部、４１…記録媒体部、４２…演算制御回路、４３…測光光学系、４４…ボディ内測光センサ、４５…調光部、４７…測光部、４８…ファィンダ内撮像素子（第２のイメージャ）、５０…フラッシュ発光制御部、５１…フラッシュ発光部、５３…操作スイッチ。

Claims (3)

1. 撮影光路内に配置され、被写体像をファィンダ方向へ導く第１の位置と、上記撮影光路から退避した第２の位置に回動自在に移動可能な可動ミラーと、
   上記可動ミラーが上記第１の位置と上記第２の位置の間の第３の位置になったことを検出する位置検出手段と、
   上記可動ミラーで反射された被写体像を撮像する撮像素子と、
   上記可動ミラーが上記第１の位置のときに上記撮像素子によって上記被写体像変化を検出した後、上記可動ミラーを上記第１の位置から第２の位置に移動させ、上記可動ミラーの移動中に上記可動ミラーが上記第３の位置になったことが上記位置検出手段によって検出されたときに上記撮像素子によって上記被写体像変化を検出する検出手段と、
   上記第１の位置と第３の位置に於いて上記検出手段で検出された被写体像変化に基づいて上記可動ミラーの移動中に撮影レンズのピント合わせ方向若しくはピント合わせ位置を決定するピント制御手段と、
   上記検出手段による上記可動ミラーの移動の結果、上記第３の位置から第２の位置に上記可動ミラーが移動したことを検出して撮影を行う撮影制御部と、
   を具備することを特徴とするオートフォーカスカメラ。
2. 上記ピント制御手段で決定された上記ピント合わせ方向に上記撮影レンズを移動させるレンズ駆動部を更に具備することを特徴とする請求項１に記載のオートフォーカスカメラ。
3. 上記可動ミラーが上記第１の位置にあるときは位相差方式でオートフォーカスを行い、上記可動ミラーが第２の位置に退避したときはコントラスト方式でオートフォーカスを行うことを特徴とする請求項１に記載のオートフォーカスカメラ。

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